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东海营养盐分布特征及跨陆架交换研究

董书航  
【摘要】:营养盐是影响海洋初级生产力的最重要因子,更是研究海洋生态系统的最为关键的要素。营养盐的相关研究是海洋相关科学研究的重要方面,更是各大国际合作计划项目的重中之重。东海环流众多,黑潮、东海沿岸流、台湾暖流等复杂来源的海水在此海区相互作用,构成了东海复杂的水文环境。东海营养盐的时空分布特征已有研究,近年来关于黑潮对东海营养盐的贡献以及东海营养盐的收支也有一些研究。研究资料表明,黑潮和东海陆架进行大量的水交换,是东海陆架营养盐主要的来源。但是对于东海陆架上的营养盐输运到陆架外的具体过程和通量研究较少。本文分析了东海营养盐的时空分布特征、影响因素及季节变化特征,同时结合等密度面初步探讨东海营养盐跨陆架输运过程和通量,为东海营养盐的迁移过程研究和边缘海物质输运对于开阔大洋的影响研究提供基本的科学依据。σt长江冲淡水、陆架混合水、黑潮表层水、黑潮次表层水等几种水系相互作用,共同控制了东海陆架上的营养盐分布和组成。春季和秋季,东海营养盐分布趋势十分相似,表层营养盐浓度高值区基本位于长江口及以南近岸的狭窄水域,向外则营养盐含量迅速递减;底层营养盐分布与表层大致相同,只是除了近岸高值区外,在靠近外海的冲绳海槽附近存在另一个高值区。仅在离岸较近的内陆架区海水垂直混合剧烈,温度、盐度和各项营养盐分布表底一致,但随盐度增高由近岸向外海递减。春季水深超过50m的陆架区已经出现明显的层化现象,营养盐浓度随深度增加而升高。夏季长江冲淡水的扩展范围更大并且水体层化现象更加显著。长江冲淡水只能影响10m层以浅,营养盐浓度从长江口向外递减,等值线基本与岸平行。营养盐浓度表底差异大,由于温跃层和密度跃层的存在,使得下层水体中的营养盐无法对上层水体进行有效补充。东海陆架水与黑潮水进行交换的过程,’一方面含有较高营养盐的陆架水与低营养盐的黑潮表层水混合扩散会将陆架区营养盐输运出陆架;另一方面黑潮次表层水沿陆坡涌升,会将携带的营养盐输送到陆架内。由于水体层化,垂直混合过程显然是受到极大抑制的,这种情况下营养盐的输运主要是通过沿等密度面水的水平输运实现的。以200m等深线作为东海陆架的边界,同时也是黑潮水与东海陆架水进行动态交换的边界。基于等密度面划分水层,判断陆架水和黑潮进行水交换的位置,初步探讨营养盐的交换过程,并根据水交换通量和营养盐浓度估算营养盐的交换通量。春季东海陆架水体中的营养盐随着比较轻的沿岸水输送到陆架外,表层以下营养盐是由黑潮区跨过200m等深线向陆架上输运。夏季陆架水中营养盐难以直接输运到黑潮区。黑潮在台湾东北部和九州岛西南部入侵陆架并将营养盐输运到陆架上,中段(260N-29°N)则是营养盐向外输运。春季黑潮跨过200m等深线向东海陆架的体积输运净通量为0.44 Sv, DIN、DIP、Silicate通量分别为8.93 kmol/s、0.46 kmol/s、8.22 kmol/s。春季通过台湾海峡的营养盐DIN、DIP、Silicate通量分别为6.65 kmol/s、0.41 kmol/s、6.52 kmol/s。表明春季台湾暖流对东海陆架海域营养盐的贡献与黑潮的贡献相当。夏季黑潮跨过200m等深线向东海陆架输运的水通量为1.07 Sv, DIN、DIP、Silicate通量分别为5.13kmol/s、0.41 kmol/s、6.42kmol/s。


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